本發(fā)明涉及皮革弱化加工，特別是涉及一種光路耦合系統(tǒng)及基于光路耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)皮革弱化加工的閉環(huán)控制方法。

背景技術(shù)：

1、在激光弱化皮革過程中，受制于激光功率的波動(dòng)、開關(guān)光延時(shí)、皮革表面的不平整和各層密度不恒定等因素的影響，使得難以實(shí)現(xiàn)皮革已弱化位置處的斷裂強(qiáng)度均衡(皮革殘余厚度一致)，導(dǎo)致在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，安全氣囊不能順利展開，無法保護(hù)汽車駕駛室內(nèi)的人員安全。由于皮革表面弱化位置處的微槽槽寬20μm-30μm，槽深0.6mm-0.8mm，存在毛織物等原因，使得采用光學(xué)顯微鏡的方式難以直接獲取槽深。目前主要通過沿著槽寬方向剪切皮革以獲取殘余厚度，具體步驟為：控制器控制激光對皮革加工微槽后，將皮革取下，然后沿著微槽的槽寬方向剪開，再置于光學(xué)顯微鏡下檢測獲取殘余厚度。該方案存在生產(chǎn)效率低下、測試的微槽尺寸誤差大等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對現(xiàn)有通過沿著槽寬方向剪切皮革以獲取殘余厚度，導(dǎo)致生產(chǎn)效率，測試的微槽尺寸誤差大的問題，提供一種光路耦合系統(tǒng)及基于光路耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)皮革弱化加工的閉環(huán)控制方法。

2、一種光路耦合系統(tǒng)，包括：

3、激光發(fā)生機(jī)構(gòu)，用于發(fā)射加工激光束；

4、聚焦機(jī)構(gòu)，用于使所述激光發(fā)生機(jī)構(gòu)發(fā)射出來的加工激光束聚焦并作用于皮革表面加工微槽；

5、掃描機(jī)構(gòu)，用于對工件進(jìn)行掃描；所述掃描機(jī)構(gòu)包括掃描光源、分光棱鏡、掃描聚焦鏡及耦合器，所述掃描光源發(fā)出的光源激光束經(jīng)所述分光棱鏡分成p光束及s光束，所述p光束經(jīng)所述聚焦機(jī)構(gòu)聚焦并作用于所述微槽中實(shí)施多維橫向掃描，所述s光束經(jīng)所述掃描聚焦鏡聚焦作用于皮革表面實(shí)施多維橫向掃描，所述p光束及所述s光束掃描后原路返回于所述耦合器里混合，得到掃描光束；

6、信息采集機(jī)構(gòu)，用于對所述掃描光束進(jìn)行線性光學(xué)信息處理并采集以生成圖像信息，所述信息采集機(jī)構(gòu)包括4f光學(xué)機(jī)構(gòu)以及相機(jī)，所述掃描光束經(jīng)所述4f光學(xué)機(jī)構(gòu)后被所述相機(jī)采集生成圖像信息；以及

7、主控器，用于根據(jù)采集得到的圖像信息控制所述激光發(fā)生機(jī)構(gòu)的啟停，所述相機(jī)與所述控制器通信連接，所述激光發(fā)生機(jī)構(gòu)與所述控制器電連接。

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光發(fā)生機(jī)構(gòu)包括激光器及激光控制器，所述激光控制器控制所述激光器的啟停。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚焦機(jī)構(gòu)包括擴(kuò)束鏡、反射鏡、二色鏡、振鏡及場鏡，所述激光器發(fā)射出的加工激光束經(jīng)所述擴(kuò)束鏡準(zhǔn)直后，經(jīng)所述反射鏡及所述二色鏡反射進(jìn)入所述振鏡，通過所述場鏡對進(jìn)入所述振鏡中準(zhǔn)直加工激光束聚焦，并作用于皮革表面加工微槽。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述p光束經(jīng)所述二色鏡透射進(jìn)入所述振鏡后，經(jīng)所述場鏡聚焦作用于所述微槽實(shí)施多維橫向掃描。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述掃描聚焦鏡與所述振鏡之間沿水平方向間隔設(shè)置。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述掃描機(jī)構(gòu)還包括隔離器、準(zhǔn)直器及光纖，所述隔離器設(shè)于所述掃描光源及所述耦合器之間，所述準(zhǔn)直器設(shè)于所述耦合器與所述分光棱鏡之間，所述隔離器、所述準(zhǔn)直器及所述耦合器之間通過光纖連接。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述4f光學(xué)機(jī)構(gòu)包括第一聚焦鏡、第二聚焦鏡及光柵，所述掃描光束經(jīng)所述第一聚焦鏡、所述光柵及第二聚焦鏡后于所述相機(jī)表面形成干涉，被所述相機(jī)采集生成圖像信息。

14、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光器為皮秒激光器，所述激光器發(fā)射的加工激光束波長為355nm，所述激光器的功率為30w；所述掃描光源發(fā)射的光源激光束波長為840nm，所述掃描光源的功率為10mw，所述掃描光源的幀率為70khz，所述掃描光源的入射角度為1°；所述場鏡為消色差遠(yuǎn)心場鏡。

15、一種基于如上所述光路耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)皮革弱化加工的閉環(huán)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

16、s1、所述激光發(fā)生機(jī)構(gòu)發(fā)射的加工激光束經(jīng)所述聚焦機(jī)構(gòu)聚焦，并作用于皮革表面加工微槽；

17、s2、所述掃描光源發(fā)射的光源激光束經(jīng)所述分光棱鏡分成p光束及s光束，所述p光束經(jīng)所述聚焦機(jī)構(gòu)聚焦并作用于所述微槽中實(shí)施多維橫向掃描，所述s光束經(jīng)所述掃描聚焦鏡聚焦作用于皮革表面實(shí)施多維橫向掃描；

18、s3、所述p光及所述s光掃描后原路返回于所述耦合器中混合，得到掃描光束，所述掃描光束經(jīng)所述4f光學(xué)機(jī)構(gòu)后被所述相機(jī)采集生成圖像信息；

19、s4、主控器對所述圖像信息進(jìn)行處理，判斷當(dāng)前加工的微槽槽寬和槽深是否滿足需求，若是，則主控器控制所述激光發(fā)生機(jī)構(gòu)停止工作；若否，則主控器控制所述激光發(fā)生機(jī)構(gòu)繼續(xù)工作。

20、本發(fā)明的有益效果為：通過激光發(fā)生機(jī)構(gòu)、聚焦機(jī)構(gòu)、掃描機(jī)構(gòu)、信息采集機(jī)構(gòu)以及主控器的配合下能實(shí)現(xiàn)在對皮革上加工微槽的同時(shí)還能對微槽進(jìn)行檢測，并且主控器根據(jù)檢測結(jié)果控制激光發(fā)生機(jī)構(gòu)的啟關(guān)，自動(dòng)化程度高，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還能有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種光路耦合系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)生機(jī)構(gòu)包括激光器及激光控制器，所述激光控制器控制所述激光器的啟停。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦機(jī)構(gòu)包括擴(kuò)束鏡、反射鏡、二色鏡、振鏡及場鏡，所述激光器發(fā)射出的加工激光束經(jīng)所述擴(kuò)束鏡準(zhǔn)直后，經(jīng)所述反射鏡及所述二色鏡反射進(jìn)入所述振鏡，通過所述場鏡對進(jìn)入所述振鏡中準(zhǔn)直加工激光束聚焦，并作用于皮革表面加工微槽。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光路耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述p光束經(jīng)所述二色鏡透射進(jìn)入所述振鏡后，經(jīng)所述場鏡聚焦作用于所述微槽實(shí)施多維橫向掃描。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光路耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描聚焦鏡與所述振鏡之間沿水平方向間隔設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描機(jī)構(gòu)還包括隔離器、準(zhǔn)直器及光纖，所述隔離器設(shè)于所述掃描光源及所述耦合器之間，所述準(zhǔn)直器設(shè)于所述耦合器與所述分光棱鏡之間，所述隔離器、所述準(zhǔn)直器及所述耦合器之間通過光纖連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述4f光學(xué)機(jī)構(gòu)包括第一聚焦鏡、第二聚焦鏡及光柵，所述掃描光束經(jīng)所述第一聚焦鏡、所述光柵及第二聚焦鏡后于所述相機(jī)表面形成干涉，被所述相機(jī)采集生成圖像信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光路耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器為皮秒激光器，所述激光器發(fā)射的加工激光束波長為355nm，所述激光器的功率為30w；所述掃描光源發(fā)射的光源激光束波長為840nm，所述掃描光源的功率為10mw，所述掃描光源的幀率為70khz，所述掃描光源的入射角度為1°；所述場鏡為消色差遠(yuǎn)心場鏡。

9.一種基于如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述光路耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)皮革弱化加工的閉環(huán)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種光路耦合系統(tǒng)及基于光路耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)皮革弱化加工的閉環(huán)控制方法，光路耦合系統(tǒng)包括激光發(fā)生機(jī)構(gòu)、聚焦機(jī)構(gòu)、掃描機(jī)構(gòu)、信息采集機(jī)構(gòu)以及主控器；控制方法包括以下步驟：S1、激光發(fā)生機(jī)構(gòu)發(fā)射的加工激光束作用于皮革表面加工微槽；S2、掃描光源發(fā)射的光源激光束經(jīng)分光棱鏡分成P光束及S光束，P光束于微槽中實(shí)施多維橫向掃描，S光束于皮革表面實(shí)施多維橫向掃描；S3、P光及S光于耦合器中混合，得到掃描光束，掃描光束經(jīng)4F光學(xué)機(jī)構(gòu)后被相機(jī)采集生成圖像信息；S4、主控器對圖像信息進(jìn)行處理，并控制激光發(fā)生機(jī)構(gòu)工作。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在加工微槽的同時(shí)還能對微槽進(jìn)行檢測，有效提高生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：彭文舉,方佳,王軍,程星,李旭磊,華海,卓少偉,卓勁松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東粵銘智能裝備股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10